Kształtowanie właściwości użytkowych stopu tytanu Ti6Al4V w niskotemperaturowym procesie azotowania jarzeniowego

• Autorzy: Tarnowski M. , Garbacz H. , Ossowski M. , Wierzchoń T.

Warianty tytułu

EN

Modifying of Ti6Al4V titanium alloy functional properties by low-temperature glow discharge nitriding process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tytan i jego stopy są szeroko stosowane w medycynie, jednak ich mała odporność na zużycie przez tarcie oraz występowanie zjawiska metalozy (przechodzenia składników stopu do organizmu ludzkiego) ograniczają ich zastosowanie na implanty kostne. W pracy przeprowadzono na stopie tytanu Ti6A4lV proces azotowania jarzeniowego w temperaturze 680°C. Stwierdzono, że taka temperatura nie wpływa na mikrostrukturę stopu tytanu, co gwarantuje zachowanie jego dobrych właściwości mechanicznych. Analizę mikrostruktury i składu fazowego wykonano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego oraz metody XRD. Parametry chropowatości próbek zbadano za pomocą profilometru optycznego. Wykonano pomiary mikrotwardości, odporności na zużycie przez tarcie oraz korozji metodą potencjodynamiczną. Stwierdzono, że wytworzone w procesie azotowania jarzeniowego w obniżonej temperaturze warstwy poszerzają zakres zastosowania stopu Ti6Al4V.

EN

Titanium and its alloys are widely used in medicine but their low wear resistance and release of titanium alloy elements into surrounding tissues (metalosis effect) limit their use as bone implants. This study presents the glow discharge nitriding process conducted at a temperature 680°C. This temperature does not affect the Ti6Al4V titanium alloy microstructure, what guaranties preserving its good mechanical properties. The microstructural and phase composition analysis was carried out using SEM microscopy and X-ray diffraction. Optical profilometer was applied for layer surface topography measurements. Microhardness and frictional wear resistance and corrosion resistance (potentiodynamic method) investigations were performed. Layers produced by low temperature glow discharge assisted nitriding process broaden the range of application of Ti6Al4V alloy due to good corrosion and wear resistance.

Słowa kluczowe

PL

azotowanie jarzeniowe; stop tytanu Ti-6Al-4V; warstwa azotowana; mikrostruktura; właściwości

EN

glow discharge nitriding; titanium alloy Ti-6Al-4V; nitrided layer; microstructure; properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 5
• Strony: 420--422
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tarnowski M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Garbacz H.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Ossowski M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Wierzchoń T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Lutjering G., Williams J. C.: Titanium. Springer-Verlag, Berlin (2003).
• [2] Brunette D. M., Tengvall P., Textor M., Thomsen P.: Titanium in Medicine. Springer-Verlag, Berlin (2001).
• [3] Liu X., Chu P. K., Ding C.: Surface modification of titanium, titanium alloys and related materials for biomedical applications. Materials Science and Engineering R47 (2004) 49÷121.
• [4] Zhecheva A., Sha W., Malinov S., Long A.: Enhancing the microstructure and properties of titanium alloys through nitriding and other surface engineering methods. Surface and Coating Technology 200 (2005) 2192÷2207.
• [5] Czarnowska E., Morgiel J., Ossowski M., Sowińska A., Wierzchoń T.: Microstructure and biocompatibility of titanium oxide produced on nitrided surface layer under glow discharge conditions. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 200 (2005) 2192÷2207.
• [6] Lelątko J., Goryczka T., Pączkowski P., Wierzchoń T., Morawiec H.: TEM studies of the nitrided/oxynitrided NiTi surface layer. Journal of Microscopy 237,3 (2010) 229÷234.
• [7] Moskalewicz T., Zimowski S., Kitano Y., Wierzchoń T., Czyrska-Filemonowicz A.Ł Microstructure and properties of the oxynitrided Ti-6Al-4V alloy. Kovove Materialy – Metallic Materials 44 (2006) 133÷143.
• [8] Meletis E. I.: Intensified plasma-assisted processing, science and engineering. Surface and Coatings Technology 149 (2002) 95÷105.
• [9] Czyrska-Filemonowicz A., Buffat R. A., Łucki M.: Transmission electron microscopy and atomic force microscopy characterization of titanium-base biomateriale nitrided under glow discharge. Acta Materialia 53 (16) (2005) 4367÷4377.
• [10] Chen K. C., Jaung G. J.: D.E. diode ion nitriding behavior of titanium and Ti-6Al-4V. Thin Solid Films 303 (1997) 226÷231.
• [11] Javorsky C. S., Strohacker T. R.: Ion beam analysis of plasma nitrided Ti6Al4V-ELI. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 175-177 (2001) 726÷731.
• [12] Zieliński W., Kurzydłowski K. J.: TEM Studies of the oxide scales formed on type 316 stainless teel during annealing at 600°C in a vacuum and in air. Scripta Materialia 40 (2000) 33÷37.
• [13] Burakowski T., Wierzchoń T.: Surface engineering of metals: principle, equipment, technology. CRC Press, Boca Raton, New York (1999).
• [14] Sokołowska A., Rudnicki J., Beer P.: Nitrogen transport mechanisms in low temperature Ion nitriding. Surface and Coatings Technology, 142-144 (2001) 1040÷1045.
• [15] Czerwiec T., Michel H., Bergmann E.: Low-pressure, high deisty nitriding: mechanisms, technology and results. Surface and Coatings Technology 108-109 (1998) 182÷190.
• [16] Skrzypek S., Tarnowski M., Goły M., Borowski T., Wierzchoń T.: Analiza fazowa i stan naprężeń własnych w warstwach azotowanych na stopie tytanu Ti6Al4V wytwarzanych w niskotemperaturowej plazmie. Inżynieria Materiałowa 6 (2013) 872÷875.